烘丝入口水分对烘丝出口水分影响分析

何伟 陈晓杜 李甘添 陈仲灯

摘  要：通过T检验考察烘丝出口水分的控制水平，再通过单因素方差分析检验不同来料水分值组别相应烘丝出口水分的差异性，最后用回归分析给出烘丝入口水分与出口水分的相关性模型。结果表明，烘丝出口水分与入口水分是呈极显著线性相关的，回归模型的决定系数为0.956。

关键字：烘丝入口;烘丝出口;水分;影响

中图分类号 S571.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）01-91-02

在制丝工艺中，烘丝工艺对成品烟丝的填充值、碎丝率和香气特性等感官质量具有重要影响[1-2]，而在烘丝工艺中烘丝出口水分作为关键参数，其准确性和稳定性是烘丝效果的重要评价指标[3]。国内外烟草工业技术人员对烘丝水分控制展开了大量的研究，如王小飞等[4]采用神经网络模型研究了烘丝机出口含水率的优化控制方法;张建栋等[5]、Hong Lian Sng等[6]尝试利用模糊控制算法实现烘丝水分控制;徐俊山等[7]利用预测PI控制器的预测控制功能和PI控制功能，降低出口烟丝水分含量的波动幅度。目前研究主要针对烘丝工艺的过程控制进行优化研究，所考虑的因素也多为热风温度、滚筒转速等过程参数[8]，而忽略了来料水分对烘丝效果的影响。为此，在控制热风温度、辅风温度、筒体转速和筒壁压力不变的情况下，笔者通过实验分析了不同来料水分对烘丝出口水分的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料 试验在龙岩卷烟厂精品线A线的滚筒式烘丝机上进行，试验用烟丝为某2类烤烟型卷烟的加料切丝后烟丝。

1.2 取样方法 为减少试验对烟丝品质的影响，采用历史数据提取方法进行数据获取。方法为从生产制造执行系统MES中获取2013年1月1日至2014年11月30日，精品线A线烘丝段所生产的某品牌烟丝的生产质量数据，再查找其中同时满足表1条件的生产批次数据。对同时满足表1条件的数据，提取相应批次的烘丝入口水分和烘丝出口水分值，共提取得相应数据169批。

1.3 统计方法 首先运用单样本T检验，验证烘丝出口水分与设定值之间的差异是否显著，再将样本按烘丝入口分成不同水平的小组，并用单因素方差分析验证各组烘丝出口水分是否存在差异，从而验证烘丝入口水分对烘丝出口水分的影响，最后用相关性检验和回归分析建立烘丝入口水分与出口水分间的关系模型。

表1 参数设定

[工艺参数＼&工作时热

风温度（℃）＼&工作时辅

风温度（℃）＼&筒壁蒸汽

压力（bar）＼&滚筒

转速（r）＼&烘丝出口水分设定（%）＼&参考值＼&110＼&110＼&1.3＼&13＼&12.5＼&允许误差＼&±0.1＼&±0.1＼&±0.01＼&±0.01＼&＼&]

2 结果与分析

2.1 烘丝出口水分控制效果 169个分析样本的烘丝出口水分设定值均为12.5，而实际烘丝出口水分存在一定波动，通过单样本T检验验证烘丝出口水分均值是否为12.5，结果如表2和表3。从表2可知，实际生产结果中烘丝出口水分均值为12.69，表3中P值小于0.05，所以烘丝出口水分均值与设定值间存在显著差异。

表2 烘丝出口水分统计量

[＼&N＼&均值＼&标准差＼&均值的标准误＼&烘丝出口水分＼&169＼&12.6934＼&0.05967＼&0.00459＼&]

表3 烘丝出口水分均值检验

[＼&检验值=12.5＼&t＼&df＼&Sig.

（双侧）＼&均值

差值＼&差分的 95%置信区间＼&下限＼&上限＼&烘丝出口水分＼&42.129＼&168＼&0.000＼&0.19337＼&0.1843＼&0.2024＼&]

2.2 烘丝入口水分对烘丝出口水分的影响检验 将烘丝入口水分依据水分值大小进行分组，定义组别如表4。根据不同烘丝入口水分值分组所对应的烘丝出口水分值进行统计描述如下表5。

表4 烘丝入口水分分组

[组别＼&水分值＼&1＼&<19.0＼&2＼&19.0～19.1＼&3＼&19.1～19.2＼&4＼&19.2～19.3＼&5＼&19.3～19.4＼&6＼&19.4～19.5＼&7＼&19.5～19.6＼&8＼&>19.6＼&]

表5 不同组别烘丝出口水分值描述

[组别＼&N＼&均值＼&标准差＼&标准误＼& 均值的 95%置信区间   ＼&极小值＼&极大值＼&下限＼&上限＼&1＼&4＼&12.6231＼&0.07786＼&0.01947＼&12.5816＼&12.6646＼&12.51＼&12.75＼&2＼&9＼&12.6267＼&0.04416＼&0.01472＼&12.5927＼&12.6606＼&12.55＼&12.67＼&3＼&16＼&12.6300＼&0.02944＼&0.01472＼&12.5832＼&12.6768＼&12.59＼&12.66＼&4＼&21＼&12.6833＼&0.05624＼&0.01227＼&12.6577＼&12.7089＼&12.57＼&12.78＼&5＼&49＼&12.7041＼&0.05682＼&0.00812＼&12.6878＼&12.7204＼&12.57＼&12.81＼&6＼&43＼&12.7093＼&0.03857＼&0.00588＼&12.6974＼&12.7212＼&12.67＼&12.82＼&7＼&14＼&12.7271＼&0.03604＼&0.00963＼&12.7063＼&12.7480＼&12.69＼&12.81＼&8＼&13＼&12.7277＼&0.04246＼&0.01178＼&12.7020＼&12.7533＼&12.70＼&12.83＼&总数＼&169＼&12.6930＼&0.06042＼&0.00465＼&12.6838＼&12.7022＼&12.51＼&12.83＼&]

为进行单因素方差分析，首先进行方差齐性检验，结果如表6，从表6可知，方差是齐性的。

表6 方差齐性检验

[Levene 统计量＼&df1＼&df2＼&显著性＼&4.342＼&7＼&161＼&0.062＼&]

再进行单因素方差检验结果如表7。从表7可知，显著性的Sig=0.000<0.05，所以不同组别之间烘丝出口水分的差异是极显著的，即可证明在相同生产条件下，不同烘丝入口水分将导致显著差异的烘丝出口水分。

表7 ANOVA烘丝出口水分

[＼&平方和＼&df＼&均方＼&F＼&显著性＼&组间＼&0.185＼&7＼&0.026＼&9.931＼&0.000＼&组内＼&0.428＼&161＼&0.003＼&＼&＼&总数＼&0.613＼&168＼&＼&＼&＼&]

2.3 烘丝入口水分对烘丝出口水分的影响检验 根据烘丝入口水分值划分，分别取各组中心值和对应组内烘丝出口水分均值进行烘丝出入口水分值变化分析，对应关系表如表8。

表8 烘丝出入口水分对应关系

[组别＼&入口水分值＼&出口水分值＼&1＼&18.95＼&12.623＼&2＼&19.05＼&12.627＼&3＼&19.15＼&12.630＼&4＼&19.25＼&12.683＼&5＼&19.35＼&12.704＼&6＼&19.45＼&12.709＼&7＼&19.55＼&12.727＼&8＼&19.65＼&12.728＼&]

表9 线性回归系数

[模型＼&非标准化系数＼&标准系数

试用版＼&t＼&Sig.＼&B＼&标准误差＼&常量＼&9.249＼&0.429＼&＼&21.545＼&0.000＼&烘丝入口水分＼&0.178＼&0.022＼&0.956＼&7.991＼&0.000＼&]

注：因变量：烘丝出口水分。

通过线性回归分析，得烘丝出入口水分变化关系为表9，其拟合决定系数为0.956，见表10。从拟合结果可知，烘丝出入口水分变化呈现较好的线性关系。设烘丝入口水分为x，出口水分为y，则：y=0.178x+9.249。

表10 模型拟合决定系数

[模型＼&R＼&R 方＼&调整 R 方＼&标准估计的误差＼&1＼&0.956＼&0.914＼&0.900＼&0.01441＼&]

注：预测变量：（常量）， 烘丝入口水分，因变量： 烘丝出口水分。

3 结论

通过烘丝出口水分的T均值检验，可知目前烘丝出口水分的与设定值间存在一定差异，控制水平上有待改进。由单因素方差检验结果发现，不同烘丝入口水分对出口水分影响是极显著地，因此在改进烘丝出口水分控制时，需考虑烘丝入口水分变化的影响。此外，通过回归分析给出了烘丝出入口水分间的关系模型，为烘丝出口水分控制提供参考。下一步可以通过烘丝入口水分控制结合其他烘丝参数进行正交实验，寻找在当前控制算法下，令烘丝出口水分满足工艺设定值得最优参数组合。

参考文献

[1]叶春文，杨明权，王兵.烘丝工艺参数对卷烟感官质量的影响[J].烟草科技，2005（11）.

[2]廖章平.烘丝工序工艺参数优化与应用[J].安徽农业科学，2012，40（32）.

[3]陈良元.卷烟生产工艺技术[M].郑州：河南科学技术出版社，2002.

[4]王小飞，彭晓燕，杨玉波，等.基于RBF-ARX模型的烘丝机出口含水率优化控制方法[J].烟草科技，2014（1）.

[5]张建栋.廖国太.张辉，等.模糊控制在烟草工业烟丝干燥控制中的应用[J].甘肃科技，2011（8）.

[6]Hong Lian Sng，Christopher H.Messom，Pik Kong Yue.Fuzzy hybrid PID controller of a steam heated dryer[C].1999 IEEE International Fuzzy Systems Conference FUZZ-IEEE'99，3.

[7]徐俊山，康惠骏.烘丝机烟丝含水率的预测PI控制[J].电气传动自动化，2007，29（6）.

[8]胡建军，周冀衡，熊燕.烘丝工艺参数对烘后叶丝质量影响的研究[J].中国烟草学报，2007（06）：24-29.

（责编：张宏民）